[发明专利]基于CAN总线的主-从分布式轮毂电机驱动的电动车控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于CAN总线的主-从分布控制的轮毂电机驱动电动车的控制系统，属于电动汽车控制领域。

背景技术

进入21世纪以来，由于发展中国家汽车产业发展迅速，汽车的保有量呈爆炸式攀升。随着汽车保有量的迅速增长，汽车耗油量在全部石油产量中的比重也越来越大，全球的能源危机越来越明显，生态环境日益恶化。同时在汽车工业不断前进发展的大背景下，同时满足不依赖石油燃料、效率高及低污染甚至无污染的新能源汽车将逐渐成为未来社会最有竞争力的产品。人类与环境和谐共存以及全球经济的可持续发展，使人们迫切希望寻求到一种低排放、资源利用率高、环境友好型的交通工具，采用清洁能源的汽车无疑将是未来最佳的选择。研究开发制造出节能、环保、安全的新型汽车，改变传统汽车模式，是汽车产业实现可持续发展的必然方向。随着现代电力电子技术、自动控制技术、电池技术、通信技术、电机控制技术的进步，为研究开发新能源汽车提供了强有力的技术保障，使得新能源汽车的研究开发成为未来汽车产业发展的研究热点和研究重点。

与传统内燃机和依靠主电动机驱动的汽车相比，利用轮毂电机驱动的电动车，其每个车轮可以通过轮毂电机进行快速驱动和制动，利用电子差速控制极大地增加了转向的灵敏性。同时，由于其在结构上删减了离合器、差速器、传动轴及变速器等传统汽车部件，底盘结构相对简化，整车质量大幅减轻，很大程度上达到了整车的轻量化，同时也为实现底盘系统高效智能化创造了有利的条件。轮毂驱动系统只需要通过电机及配套的驱动器便能实现单个或多个车轮驱动及制动的精确控制，与传统内燃机汽车和采用感应电机或异步电机等驱动形式的电动汽车相比，该电机响应迅速，而且便于测量。另外，电机直接置于车轮中，动力传输时能量损失几乎为零，电机驱动力通过车轮直接传输，较其他类型电动汽车驱动方式执行效率更高。这样，利用新型电子差速方案对轮毂驱动电动汽车进行差速控制，便可实现车辆的直线行驶、转弯行驶以及加减速运动。采用轮毂电机驱动的电动汽车易实现电动车车轮的再生能量回馈等功能。

发明内容

本发明针对目前电动四驱的电动汽车提出了一种控制有效、简单实用、安全可靠的分布式网络控制的电动汽车控制系统，方便解决四轮独立驱动电动汽车控制复杂、实时性不高的问题。

该控制系统包括车辆控制器(或称主控制器)，由四个轮毂电机驱动控制器组成的从控制器，四个(左前/右前/左后/右后)轮毂电机，动力电池组管理系统，超级电容，加速踏板传感器、转向角度传感器、档位开关传感器、制动开关传感器、霍尔位置传感器、标定监测界面软件和蓄电池；车辆控制器通过一个CAN通信口与四个轮毂电机驱动控制器构成主-从分布式控制网络，它接收驾驶员的控制指令，进行汽车运行的差速计算，将计算得到的每个车轮的转速发送到轮毂电机驱动控制器，由轮毂电机驱动控制器控制电机转动；车辆控制器通过一个CAN通信口与动力电池组管理系统(简称BMS)通信，接收BMS传输的电池信息(如电压、温度、电流、故障信号等参数)，在电池没有故障的情况下，车辆控制器正常工作，否则不工作；车辆控制器通过另外一个CAN通信口与标定监测界面软件通信，实现车况信息实时显示以及车辆运行参数的实时标定。

电机驱动控制器采用三相逆变器专用驱动集成电路IR2130，进行三相星形六状态连接，电机驱动控制器选用PIC系列单片机，从单片机的输出，经过变换的六路输出脉冲中，其中有三路对应开关管低端驱动信号，然后经功率放大后，直接送往被驱动功率器件的栅源极；另三路脉冲对应高端驱动信号，信号先经过IR2130内部的电平移位器进行电位转换，变为三路电位悬浮的驱动脉冲信号，再经过输出锁存、驱动脉冲检验之后，再进行功率放大，最后被加载到被驱动功率器件的栅源极完成驱动过程。同时，电机驱动控制器检测自身板温、接收来自霍尔位置传感器的相位信号；利用检测到的相位信号可以进行相序的判断，得到下一时刻的换相顺序，驱动轮毂电机正常转动。